Пионер отечественной космической баллистики (стр. 2 )

(ФГУП ЦНИИмаш)

Даётся определение и анализ распределённых аэродинамических характеристик моноблочных компоновок, которые необходимы для определения нагрузок на корпус перспективных ракет-носителей (РН). Отмечается, что в качестве конфигураций РН исследовались тела цилиндроконической формы с наличием надстроек, гаргротов и аэродинамических рулей в кормовой части. Проводилось численное моделирование обтекания в рамках уравнений Эйлера, описывающих течения невязкого газа, и в рамках уравнений Навье – Стокса, описывающих течения вязкого газа. Проводились сопоставления результатов экспериментального и численного моделирования распределённых аэродинамических характеристик, показывающих их хорошее согласование.

Ключевые слова: перспективная ракета космического назначения (РКН), численное моделирование газодинамических течений, распределённые аэродинамические характеристики.

To Determine the Distribution of Monobloc Layouts Aerodynamic Characteristics. A. V. Stroilov. The determination and analysis of monoblock layouts aerodynamic characteristics that are necessary for determining the load on the body of promising launchers are given. As launchers configurations were investigated a cylinder-conical shape body with the presence of superstructures, fairings and aerodynamic rudders at the aft are noted. A numerical modeling  of a flow in the framework of Euler equations describing the flow of an inviscid gas, and within Navier – Stokes equations describing the flow of a viscous gas were carried out. A comparison of the results of the experimental and numerical simulation of distributed aerodynamic characteristics, showing their good agreement were carried out.

Key words: promising space purpose rocket (SPR), numerical modeling  of gasdynamic flow, distributed aerodynamic characteristics.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Л и п н и ц к и й  Ю. М.,  М и х а л и н  В. А.,  Р о д и о н о в  А. В.  и др. Определение нестационарных аэродинамических характеристик цилиндро-конических тел, совершающих колебательные движения, путём прямого численного моделирования «Dempfer» (описание методики, алгоритмов, руководство пользователя): компьютерная программа, регистрационный № ФАП ЦНИИмаш 4146, 2010.

2. Р о д и о н о в  А. В.  Численный метод решения уравнений Эйлера с сохранением аппроксимации на деформируемой сетке. – ЖВМ и МФ, 1996, 36, №3, с. 117 – 129.

3. Е р е м и н  В. В.,  Л и п н и ц к и й  Ю. М.  и др. Аэродинамика изделий РКТ РДК, 2010, т.2, кн. 2.1, ч. 1, с. 11 – 102.

МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ РЕЛЬЕФА РЕАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
НА ОСНОВЕ ФРАКТАЛОВ В АЭРОДИНАМИКЕ РАЗРЕЖЕННЫХ ГАЗОВ

, канд. физ.-мат. наук (ФГУП ЦНИИмаш)

Проводится анализ топологии реальных поверхностей металлов на примере стали 30ХГСА с использованием снимков сканирующего туннельного микроскопа. Вычисляется фрактальная размерность в зависимости от профилей поверхности в различных масштабах съёмки. Отмечается, что с достаточной для практических приложений точностью топология поверхности может быть описана фрактальными закономерностями. Методом прямого статистического моделирования Монте-Карло проводится численное моделирование взаимодействия атомов с фрактальными поверхностями. Представляются формулы, позволяющие переносить результаты расчётов взаимодействия атомов газа с плоскими поверхностями на поверхности реальной топологии.

Ключевые слова: фрактал, сканирующая туннельная микроскопия, топология поверхности, структура рельефа поверхности, метод прямого статистического моделирования Монте-Карло.

Modeling of the Real Relief Surfaces Structure, Based on Fractals in the Aerodynamics of Rarefied Gases. Yu. V. Brylkin, A. L. Kusov. A topology analysis of real metal surfaces for example a steel 30KhGSA (30ХГСА) using images by a scanning tunneling microscope is carried out. A fractal dimension depending on the surface profiles at different scales shooting is calculated. With the sufficient accuracy for practical applications, the topology of the surface can be described by fractal laws is a Monte Carlo direct statistic modeling, a numerical modeling is carried out of the interaction of atoms with fractal surfaces. A formula in order to permit the calculation results of the interaction of gas atoms with flat surfaces on the surface of the real topology is presented.

Key words: fractal, scanning tunneling microscope, surface topology, relief surface structure, Monte Carlo direct statistic modeling.

ЛИТЕРАТУРА

1. Б а й б у р и н  В. Б., В о л к о в  Ю. П., Б е с п а л о в а  Н. В. и др. Моделирование изображения нанометровых структур в оптической микроскопии ближнего поля. – В сб. тр. Саратовского государственного университета им. : Геомагнитная микроэлектроника, 2000, вып. 7, с. 71– 83.

2. S a w a d a  Т., H o r i e  B. Y., S u g i y a m a  W. Diffuse Scattering of Gas Molecules from Conical Surface Roughness. – Vacuum, 1996, 47 (6 – 8).

3. Ж у к  поверхностей сетью конечных элементов и модификация полученной сети. – В сб. работ 68-й научной конференции студентов и аспирантов Белорусского государственного университета 16 – 19 мая 2011, Минск, 2011, с. 113 – 117.

4. А к с ё н о в а  O. A. Фрактальное моделирование шероховатой поверхности при аэродинамическом расчёте в разреженном газе. – Аэродинамика, СПб., Изд-во С.-Петерб. университета, 2000, с. 120 – 129.

5. М а н д е л ь б р о т  Б. Фрактальная геометрия природы. М.-Ижевск, Ижевский институт компьютерных исследований, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2010, с. 358 – 359.

6. Ф е д е р  Е. Фракталы. М.: Мир, 1991, 260 с.

7. Б р ы л к и н  Ю. В., К у с о в  фрактальной размерности и различной шероховатости для образцов меди. – В межвуз. сб. науч. тр.: Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2013, вып. 5, с. 33 – 38.

8. A l m q v i s t  N. Fractal Analysis of Scanning Probe Microscopy Images. – Surface Science, 1996, v. 355, №1/3, pр. 221 – 228.

9. В о и н о в  Л. П., З а л о г и н  Г. Н., Л у н е в  В. В. и др. Сравнительный анализ лабораторных и натурных данных о каталитичности материалов теплозащиты летательных аппаратов «Бор» и «Буран». – Космонавтика и ракетостроение, 1994, вып. 2, с. 51.

10. К о в а л ё в  В. Л., К р у п н о в  А. А., П о г о с б е к я н  М. Ю. и др. Анализ гетерогенной рекомбинации атомов кислорода на оксиде алюминия методами квантовой механики и классической динамики. – Известия РАН, МЖГ, 2010, № 2, с. 153 – 160.

11. Взаимодействие газов с поверхностями. Сб. статей. Под ред. М.: Мир, 1965, 228 с.

12. К у с о в  А. Л., Л у н е в  метода прямого статистического моделирования Монте-Карло при решении задачи о нестационарном разлёте разреженного газа в случае его испарения с перегретой поверхности материала в вакуум. – Космонавтика и ракетостроение, 2010, вып. 1 (58), с. 36 – 45.

Опыт  применения  автоматизированной  системы  управления  нагружением  при  СТАТИЧЕСКих  И  ресурсных  испытаниях  конструкций  ракетной  и  космической  техники

, ,
, (ФГУП ЦНИИмаш)

Рассматривается экспериментальная отработка прочности узлов многоцелевого лабораторного модуля (МЛМ) Международной космической станции в ходе статических и ресурсных испытаний на экспериментальной базе Центра прочности в 2012 г. Приводится типовой анализ результатов знакопеременного циклического нагружения конструкции для одного из испытыва­емых узлов в режиме с амплитудой нагрузки 97,8 кг и частотой 1 Гц.

Ключевые слова: ресурсные испытания, автоматизированная система управления, режим циклического нагружения, статистическая обработка данных.

Experience Using an Automated Control System under the Loading at Static and Resource Tests of the Rocket and Space Technology Design. E. V. Vasyukov, A. I. Gaivoronsky, D. A. Danilova, K. V. Zhigachev, A. V. Starodumova, A. S. Timoshin. An experimental verification of the knots strength of the multipurpose laboratory module (MLM) of the International Space Station during static and fatigue tests on an experimental basis of the Centre strength in 2012 is examined. A typical results analysis of the alternating cyclic loading structure for one of the test mode nodes with the 97,8 kg load amplitude and a frequency of 1 Hz is presented.

Key words: resource tests, automated control system, cyclic loading regime, static data processing.

ЛИТЕРАТУРА

1. С т а р о д у м о в а и экспериментальная отработка алгоритмов функционирования системы управления автоматизированным нагружением изделий при статических и ресурсных испытаниях. – Космонавтика и ракетостроение, 2012, вып. 2(67), с. 158 – 164.

2. С т а р о д у м о в а  А. В.,  З а б у д к и н  В. В.  Разработка и реализация программных модулей автоматизированной системы управления нагружением конструкций при статических и ресурсных испытаниях изделий РКТ. – В сб. докл. молодежной научно-технической конференции, посвященной 65-летию Макеева». Миасс, 2012, с. 147 – 150.

динамические  нагрузки  при  качаниях  двигателей  в  процессе  огневых  испытаний  ступеней

Докт. техн. наук , канд. физ.-мат. наук (ФГУП ЦНИИмаш)

Отмечается, что при отработке рулевых машинок системы управления в процессе огневых испытаний ступеней путём качания подвижной части двигательной установки (ДУ) стендовая сборка может оказаться существенно перегруженной за счёт инерционных сил и знакопеременной поперечной составляющей силы тяги ДУ. Предлагается алгоритм построения передаточных функций по нагрузкам и ускорениям в элементах испытываемой сборки в зависимости от ходов штока рульмашинки, так как в связи со спецификой распределения сил в приводах рульмашинки и порождаемых при качаниях поперечных проекций сил тяги не удаётся впрямую воспользоваться стандартными процедурами построения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ). Устанавливается связь между ходами штоков приводов и потребными для этого усилиями.